[发明专利]一种基于复杂网络的VDES保密通信方法

说明书

本发明属于通信技术领域，具体涉及一种基于复杂网络的VDES保密通信方法。该方法基于三维分数阶时变耦合复杂网络设计，包括如下步骤：S1：构建基于三维分数阶时变耦合复杂网络的驱动系统；S2：构建基于三维分数阶时变耦合复杂网络的响应系统；S3：设计能使得驱动系统和响应系统达到同步的同步控制器；S4：在发送端，对等待发送的有用信号s(t)进行加密，并将得到的加密信号r(t)发送到接收端；S5：在接收端，接收所述加密信号r(t)，并对所述加密信号r(t)进行解密；得到所述解密信号s₁(t)；本发明提供的一种基于复杂网络的VDES保密通信方法，克服了现有保密通信技术复杂度低，安全性不足的弊端。

技术领域

本发明属于通信技术领域，具体涉及一种基于复杂网络的VDES保密通信方法。

背景技术

近年来，随着海事通信需求的日益增加，传统的AIS(Automatic IdentificationSystem，船舶自动识别系统)已经不能满足所需。高密度大容量的通信时常会让AIS系统数据链路超负荷使用，导致信息拥塞等问题出现，严重影响海上航行安全。为了解决这个问题，VDES(VHF Data Exchange System，甚高频数据交换系统)这个概念被提出。它作为AIS系统的升级，在VHF频段上具有更快和更强的数据交换能力。在VDES系统满足了多业务多功能通信需求的同时，数据安全也被关注起来，尤其在海上军事通信领域，数据的保密通信刻不容缓。

近年来，复杂网络的研究与应用一直是计算机、物理、数学和信号传输等相关专业的研究热点，由于其具有混沌、遗传和记忆等特性，所以其在图像处理和保密通信方面有着很大的应用潜力。在通信网络中，信号在传输过程中容易被截获，如果传输的信号不经过加密，很容易造成信息的泄露。传统的信息加密方法由于复杂度不高，在保密通信中被截获后也容易被破解。而复杂网络由于其节点产生的混沌态杂乱无序和难以消除的特点，正好可以适应加密通信对信号加密的要求。因此，如何基于复杂网络设计一种新的保密通信方法，成为本领域技术人员提高保密通信复杂度以提升安全性的一个技术思路。

此外，同步也是复杂网络学科研究的热点之一，如何通过设计相关的同步控制器，使得不同网络中对应节点的状态趋于一致，从而达到两个系统的同步的效果，也是加密通信领域需要解决的一个重要课题。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的技术问题是提供一种基于复杂网络的VDES保密通信方法，该方法基于三维分数阶时变耦合复杂网络设计，可以克服现有保密通信技术复杂度低，安全性不足的弊端。

本发明解决上述技术问题的方案是：

S1：构建发送端的基于三维分数阶时变耦合复杂网络的驱动网络：

所述的驱动网络选择具有10个节点耦合的三维分数阶时变耦合复杂网络，驱动网络的表达式为：

式(1)中，k＝1,2,...,10表示三维分数阶时变耦合复杂网络中的节点数；α表示分数阶的阶次，且0α1；t为时间；x_k(t)表示驱动网络中第k个节点的状态变量，且x_k(t)＝(x_k1(t),x_k2(t),...,x_k3(t))^T∈C³，C³表示三维复值空间，下同；f(x_k(t))表示驱动网络的向量函数，且f(x_k(t))∈C³；Γ表示内部耦合连接矩阵，且c(t)表示时变耦合强度，其值随着系统状态的变化而变化；A是一个常参数矩阵，且A＝diag(a₁,a₂,...,a₃)；G＝(g_kj)∈R^10×10是耦合配置矩阵，R^10×10表示10×10矩阵集；其中g_kj代表第k个节点与第j个节点的连接权重；其满足